Fixes for #101264 and #99372:
[platform/upstream/glib.git] / glib / grand.c
index 3f51f0a..ef28b82 100644 (file)
@@ -2,16 +2,16 @@
  * Copyright (C) 1995-1997  Peter Mattis, Spencer Kimball and Josh MacDonald
  *
  * This library is free software; you can redistribute it and/or
- * modify it under the terms of the GNU Library General Public
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  * License as published by the Free Software Foundation; either
  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  *
  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
- * Library General Public License for more details.
+ * Lesser General Public License for more details.
  *
- * You should have received a copy of the GNU Library General Public
+ * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  * License along with this library; if not, write to the
  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  * Boston, MA 02111-1307, USA.
  * code from this file in your own programs or libraries.
  * Further information on the Mersenne Twister can be found at
  * http://www.math.keio.ac.jp/~matumoto/emt.html
- * This code was adapted to glib by Sebastian Wilhelmi <wilhelmi@ira.uka.de>.
+ * This code was adapted to glib by Sebastian Wilhelmi.
  */
 
 /*
- * Modified by the GLib Team and others 1997-1999.  See the AUTHORS
+ * Modified by the GLib Team and others 1997-2000.  See the AUTHORS
  * file for a list of people on the GLib Team.  See the ChangeLog
  * files for a list of changes.  These files are distributed with
  * GLib at ftp://ftp.gtk.org/pub/gtk/.  
  * MT safe
  */
 
-#include <glib.h>
+#include "config.h"
+
 #include <math.h>
 #include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+#include "glib.h"
+#include "gthreadinit.h"
 
 G_LOCK_DEFINE_STATIC (global_random);
 static GRand* global_random = NULL;
@@ -58,12 +63,55 @@ static GRand* global_random = NULL;
 #define TEMPERING_SHIFT_T(y)  (y << 15)
 #define TEMPERING_SHIFT_L(y)  (y >> 18)
 
+static guint
+get_random_version (void)
+{
+  static gboolean initialized = FALSE;
+  static guint random_version;
+  
+  if (!initialized)
+    {
+      const gchar *version_string = g_getenv ("G_RANDOM_VERSION");
+      if (!version_string || version_string[0] == '\000' || 
+         strcmp (version_string, "2.2") == 0)
+       random_version = 22;
+      else if (strcmp (version_string, "2.0") == 0)
+       random_version = 20;
+      else
+       {
+         g_warning ("Unknown G_RANDOM_VERSION \"%s\". Using version 2.2.",
+                    version_string);
+         random_version = 22;
+       }
+      initialized = TRUE;
+    }
+  
+  return random_version;
+}
+
+/* This is called from g_thread_init(). It's used to
+ * initialize some static data in a threadsafe way.
+ */
+void 
+_g_rand_thread_init (void)
+{
+  (void)get_random_version ();
+}
+
 struct _GRand
 {
   guint32 mt[N]; /* the array for the state vector  */
   guint mti; 
 };
 
+/**
+ * g_rand_new_with_seed:
+ * @seed: a value to initialize the random number generator.
+ * 
+ * Creates a new random number generator initialized with @seed.
+ * 
+ * Return value: the new #GRand.
+ **/
 GRand*
 g_rand_new_with_seed (guint32 seed)
 {
@@ -72,13 +120,23 @@ g_rand_new_with_seed (guint32 seed)
   return rand;
 }
 
+/**
+ * g_rand_new:
+ * 
+ * Creates a new random number generator initialized with a seed taken
+ * either from <filename>/dev/urandom</filename> (if existing) or from 
+ * the current time (as a fallback).
+ * 
+ * Return value: the new #GRand.
+ **/
 GRand* 
 g_rand_new (void)
 {
   guint32 seed;
   GTimeVal now;
+#ifdef G_OS_UNIX
   static gboolean dev_urandom_exists = TRUE;
-  
+
   if (dev_urandom_exists)
     {
       FILE* dev_urandom = fopen("/dev/urandom", "rb");
@@ -91,6 +149,10 @@ g_rand_new (void)
       else
        dev_urandom_exists = FALSE;
     }
+#else
+  static gboolean dev_urandom_exists = FALSE;
+#endif
+
   if (!dev_urandom_exists)
     {  
       g_get_current_time (&now);
@@ -100,6 +162,12 @@ g_rand_new (void)
   return g_rand_new_with_seed (seed);
 }
 
+/**
+ * g_rand_free:
+ * @rand_: a #GRand.
+ *
+ * Frees the memory allocated for the #GRand.
+ **/
 void
 g_rand_free (GRand* rand)
 {
@@ -108,24 +176,58 @@ g_rand_free (GRand* rand)
   g_free (rand);
 }
 
+/**
+ * g_rand_set_seed:
+ * @rand_: a #GRand.
+ * @seed: a value to reinitialize the random number generator.
+ *
+ * Sets the seed for the random number generator #GRand to @seed.
+ **/
 void
 g_rand_set_seed (GRand* rand, guint32 seed)
 {
   g_return_if_fail (rand != NULL);
 
-  /* setting initial seeds to mt[N] using         */
-  /* the generator Line 25 of Table 1 in          */
-  /* [KNUTH 1981, The Art of Computer Programming */
-  /*    Vol. 2 (2nd Ed.), pp102]                  */
-  
-  if (seed == 0) /* This would make the PRNG procude only zeros */
-    seed = 0x6b842128; /* Just set it to another number */
-
-  rand->mt[0]= seed & 0xffffffff;
-  for (rand->mti=1; rand->mti<N; rand->mti++)
-    rand->mt[rand->mti] = (69069 * rand->mt[rand->mti-1]) & 0xffffffff;
+  switch (get_random_version ())
+    {
+    case 20:
+      /* setting initial seeds to mt[N] using         */
+      /* the generator Line 25 of Table 1 in          */
+      /* [KNUTH 1981, The Art of Computer Programming */
+      /*    Vol. 2 (2nd Ed.), pp102]                  */
+      
+      if (seed == 0) /* This would make the PRNG procude only zeros */
+       seed = 0x6b842128; /* Just set it to another number */
+      
+      rand->mt[0]= seed;
+      for (rand->mti=1; rand->mti<N; rand->mti++)
+       rand->mt[rand->mti] = (69069 * rand->mt[rand->mti-1]);
+      
+      break;
+    case 22:
+      /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */
+      /* In the previous version (see above), MSBs of the    */
+      /* seed affect only MSBs of the array mt[].            */
+      
+      rand->mt[0]= seed;
+      for (rand->mti=1; rand->mti<N; rand->mti++)
+       rand->mt[rand->mti] = 1812433253UL * 
+         (rand->mt[rand->mti-1] ^ (rand->mt[rand->mti-1] >> 30)) + rand->mti; 
+      break;
+    default:
+      g_assert_not_reached ();
+    }
 }
 
+/**
+ * g_rand_int:
+ * @rand_: a #GRand.
+ *
+ * Returns the next random #guint32 from @rand_ equally distributed over
+ * the range [0..2^32-1].
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 guint32
 g_rand_int (GRand* rand)
 {
@@ -161,72 +263,140 @@ g_rand_int (GRand* rand)
   return y; 
 }
 
+/* transform [0..2^32] -> [0..1] */
+#define G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM 2.3283064365386962890625e-10
+
+/**
+ * g_rand_int_range:
+ * @rand_: a #GRand.
+ * @begin: lower closed bound of the interval.
+ * @end: upper open bound of the interval.
+ *
+ * Returns the next random #gint32 from @rand_ equally distributed over
+ * the range [@begin..@end-1].
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gint32 
-g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 min, gint32 max)
+g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
 {
-  guint32 dist = max - min;
+  guint32 dist = end - begin;
   guint32 random;
 
-  g_return_val_if_fail (rand != NULL, min);
-  g_return_val_if_fail (max > min, min);
+  g_return_val_if_fail (rand != NULL, begin);
+  g_return_val_if_fail (end > begin, begin);
 
-  if (dist <= 0x10000L) /* 2^16 */
-    {
-      /* All tricks doing modulo calculations do not have a good
-        distribution -> We must use this slower method for maximal
-        quality, but this method is only good for (max - min) <= 2^16 */
-      
-      random = (gint32) g_rand_double_range (rand, 0, dist);
-      /* we'd rather use the following, if -lm is allowed later on:
-        random = (gint32) floor (g_rand_double_range (rand, 0, dist));  */
-    }
-  else
+  switch (get_random_version ())
     {
-      /* Now it's harder to make it right. We calculate the smallest m,
-         such that dist < 2 ^ m, then we calculate a random number in
-         [1..2^32-1] and rightshift it by 32 - m. Then we test, if it
-         is smaller than dist and if not, get a new number and so
-         forth until we get a number smaller than dist. We just return
-         this. */
-      guint32 border = 0x20000L; /* 2^17 */
-      guint right_shift = 15; /* 32 - 17 */
-
-      if (dist >= 0x80000000) /* in the case of dist > 2^31 our loop
-                               below will be infinite */
+    case 20:
+      if (dist <= 0x10000L) /* 2^16 */
        {
-         right_shift = 0;
+         /* This method, which only calls g_rand_int once is only good
+          * for (end - begin) <= 2^16, because we only have 32 bits set
+          * from the one call to g_rand_int (). */
+         
+         /* we are using (trans + trans * trans), because g_rand_int only
+          * covers [0..2^32-1] and thus g_rand_int * trans only covers
+          * [0..1-2^-32], but the biggest double < 1 is 1-2^-52. 
+          */
+         
+         gdouble double_rand = g_rand_int (rand) * 
+           (G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM +
+            G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM * G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM);
+         
+         random = (gint32) (double_rand * dist);
        }
       else
        {
-         while (dist >= border) 
+         /* Now we use g_rand_double_range (), which will set 52 bits for
+            us, so that it is safe to round and still get a decent
+            distribution */
+         random = (gint32) g_rand_double_range (rand, 0, dist);
+       }
+      break;
+    case 22:
+      if (dist == 0)
+       random = 0;
+      else 
+       {
+         /* maxvalue is set to the predecessor of the greatest
+          * multiple of dist less or equal 2^32. */
+         guint32 maxvalue;
+         if (dist <= 0x80000000u) /* 2^31 */
            {
-             border <<= 1;
-             right_shift--;
+             /* maxvalue = 2^32 - 1 - (2^32 % dist) */
+             guint32 leftover = (0x80000000u % dist) * 2;
+             if (leftover >= dist) leftover -= dist;
+             maxvalue = 0xffffffffu - leftover;
            }
+         else
+           maxvalue = dist - 1;
+         
+         do
+           random = g_rand_int (rand);
+         while (random > maxvalue);
+         
+         random %= dist;
        }
-      do 
-       { 
-         random = g_rand_int (rand) >> right_shift; 
-       } while (random >= dist);
-    }
-  return min + random;
+      break;
+    default:
+      random = 0;              /* Quiet GCC */
+      g_assert_not_reached ();
+    }      
+  return begin + random;
 }
 
-/* transform [0..2^32-1] -> [0..1) */
-#define G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM 2.3283064365386963e-10
-
+/**
+ * g_rand_double:
+ * @rand_: a #GRand.
+ *
+ * Returns the next random #gdouble from @rand_ equally distributed over
+ * the range [0..1).
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gdouble 
 g_rand_double (GRand* rand)
-{                            
-  return g_rand_int (rand) * G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM;
+{    
+  /* We set all 52 bits after the point for this, not only the first
+     32. Thats why we need two calls to g_rand_int */
+  gdouble retval = g_rand_int (rand) * G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM;
+  retval = (retval + g_rand_int (rand)) * G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM;
+
+  /* The following might happen due to very bad rounding luck, but
+   * actually this should be more than rare, we just try again then */
+  if (retval >= 1.0) 
+    return g_rand_double (rand);
+
+  return retval;
 }
 
+/**
+ * g_rand_double_range:
+ * @rand_: a #GRand.
+ * @begin: lower closed bound of the interval.
+ * @end: upper open bound of the interval.
+ *
+ * Returns the next random #gdouble from @rand_ equally distributed over
+ * the range [@begin..@end).
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gdouble 
-g_rand_double_range (GRand* rand, gdouble min, gdouble max)
+g_rand_double_range (GRand* rand, gdouble begin, gdouble end)
 {
-  return g_rand_int (rand) * ((max - min) * G_RAND_DOUBLE_TRANSFORM)  + min;
+  return g_rand_double (rand) * (end - begin) + begin;
 }
 
+/**
+ * g_random_int:
+ *
+ * Return a random #guint32 equally distributed over the range
+ * [0..2^32-1].
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 guint32
 g_random_int (void)
 {
@@ -240,19 +410,36 @@ g_random_int (void)
   return result;
 }
 
+/**
+ * g_random_int_range:
+ * @begin: lower closed bound of the interval.
+ * @end: upper open bound of the interval.
+ *
+ * Returns a random #gint32 equally distributed over the range
+ * [@begin..@end-1].
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gint32 
-g_random_int_range (gint32 min, gint32 max)
+g_random_int_range (gint32 begin, gint32 end)
 {
   gint32 result;
   G_LOCK (global_random);
   if (!global_random)
     global_random = g_rand_new ();
   
-  result = g_rand_int_range (global_random, min, max);
+  result = g_rand_int_range (global_random, begin, end);
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
 
+/**
+ * g_random_double:
+ *
+ * Returns a random #gdouble equally distributed over the range [0..1).
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gdouble 
 g_random_double (void)
 {
@@ -266,19 +453,35 @@ g_random_double (void)
   return result;
 }
 
+/**
+ * g_random_double_range:
+ * @begin: lower closed bound of the interval.
+ * @end: upper open bound of the interval.
+ *
+ * Returns a random #gdouble equally distributed over the range [@begin..@end).
+ *
+ * Return value: A random number.
+ **/
 gdouble 
-g_random_double_range (gdouble min, gdouble max)
+g_random_double_range (gdouble begin, gdouble end)
 {
   double result;
   G_LOCK (global_random);
   if (!global_random)
     global_random = g_rand_new ();
  
-  result = g_rand_double_range (global_random, min, max);
+  result = g_rand_double_range (global_random, begin, end);
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
 
+/**
+ * g_random_set_seed:
+ * @seed: a value to reinitialize the global random number generator.
+ * 
+ * Sets the seed for the global random number generator, which is used
+ * by the <function>g_random_*</function> functions, to @seed.
+ **/
 void
 g_random_set_seed (guint32 seed)
 {